一種破碎篩分流程的故障診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種破碎篩分流程的故障診斷方法，該方法通過對工業(yè)過程所獲得生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析與特征提取，正確及時(shí)的推理出導(dǎo)致故障的原因，以求縮短故障停車處理的時(shí)間，甚至通過提前預(yù)測來避免故障的發(fā)生，確保破碎篩分流程持續(xù)、高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。
【專利說明】一種破碎篩分流程的故障診斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及選冶過程故障監(jiān)測與診斷【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種破碎篩分流程的故障診斷方法。

【背景技術(shù)】
[0002]破碎篩分生產(chǎn)條件復(fù)雜多變、突發(fā)性事件多、工作強(qiáng)度大，特別是礦石性質(zhì)變化常常給生產(chǎn)帶來很多意想不到的困難；如雨季造成破碎篩分生產(chǎn)流程里大量礦泥堆積，導(dǎo)致物料轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備的下料漏斗堵塞、篩網(wǎng)堵塞、給礦口堵塞、皮帶運(yùn)輸機(jī)過載等嚴(yán)重生產(chǎn)故障時(shí)有發(fā)生，一旦發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，就會釀成大面積、長時(shí)間停車甚至人身傷害。
[0003]鑒于此，實(shí)際生產(chǎn)中需要監(jiān)測和診斷堵料、皮帶過載或篩網(wǎng)破損等生產(chǎn)故障，進(jìn)而對生產(chǎn)流程的問題進(jìn)行定位，以便于生產(chǎn)操作人員及時(shí)采取措施、避免問題惡化、產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0004]然而，現(xiàn)有技術(shù)方案中均過分依靠工人經(jīng)驗(yàn)和不間斷的巡檢來實(shí)現(xiàn)，即增加了選礦廠的人力成本，也容易因工人的惰性和經(jīng)驗(yàn)差異導(dǎo)致生產(chǎn)流程的異常波動甚至故障。因此及時(shí)準(zhǔn)確的診斷碎篩分流程故障發(fā)生的原因，對生產(chǎn)和操作有著重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種破碎篩分流程的故障診斷方法，通過對工業(yè)過程所獲得生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析與特征提取，正確及時(shí)的推理出導(dǎo)致故障的原因，以求縮短故障停車處理的時(shí)間，甚至通過提前預(yù)測來避免故障的發(fā)生，確保破碎篩分流程持續(xù)、高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種破碎篩分流程的故障診斷方法，該方法包括:
[0008]根據(jù)實(shí)時(shí)獲取到的自動化系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的電流值組建一電流輸入數(shù)組，并剔除該數(shù)組中的異常值；
[0009]通過一段時(shí)間內(nèi)該數(shù)組中每一電流值的變化量與閾值的大小,來確定每一設(shè)備的電流變化趨勢；利用方差分析，確定該數(shù)組中每一設(shè)備電流值在一段時(shí)間內(nèi)的波動穩(wěn)定性情況；根據(jù)該數(shù)組中每一電流值與負(fù)荷閾值的大小來判斷對應(yīng)設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài)；
[0010]判斷所述自動化系統(tǒng)中給礦機(jī)的給礦頻率值在當(dāng)前時(shí)刻與上一次發(fā)生改變時(shí)間時(shí)隔是否超過給礦延時(shí)設(shè)定時(shí)間；
[0011]若是，則根據(jù)每一設(shè)備的電流變化趨勢、每一電流值在一段時(shí)間內(nèi)的波動穩(wěn)定性情況以及每一設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài)來確定每一設(shè)備的穩(wěn)態(tài)工作范圍，并根據(jù)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)偏移監(jiān)測結(jié)果以及預(yù)先建立的故障診斷規(guī)則表A，診斷故障發(fā)生的原因；
[0012]否則，根據(jù)每一設(shè)備的電流變化趨勢以及預(yù)先建立的故障診斷規(guī)則表B，診斷故障發(fā)生的原因。
[0013]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，該破碎篩分流程故障診斷方法能夠正確及時(shí)的推理出導(dǎo)致故障的原因，以求縮短故障停車處理的時(shí)間，甚至通過提前預(yù)測來避免故障的發(fā)生，確保了破碎篩分流程持續(xù)、高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種破碎篩分流程的故障診斷方法的流程圖。
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種破碎流程篩分故障診斷算法結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的破碎篩分工藝流程示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的根據(jù)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線故障診斷的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]實(shí)施例一
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種破碎篩分流程的故障診斷方法的流程圖。如圖1所示，該方法主要包括如下步驟:
[0022]步驟11、根據(jù)實(shí)時(shí)獲取到的自動化系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的電流值組建一電流輸入數(shù)組，并剔除該數(shù)組中的異常值。
[0023]本發(fā)明實(shí)施例中，自動化系統(tǒng)中的設(shè)備主要包括:給礦機(jī)、振動篩、篩上物料傳送皮帶運(yùn)輸機(jī)及篩下物料傳送皮帶運(yùn)輸機(jī)。
[0024]所述的異常值通常是指電流值大于等于該設(shè)備額定電流的N(例如，1.2)倍或小于等于空載電流的S (例如，0.8)倍。
[0025]步驟12、通過一段時(shí)間內(nèi)該數(shù)組中每一電流值的變化量與閾值的大小，來確定每一設(shè)備的電流變化趨勢；利用方差分析，確定該數(shù)組中每一電流值在一段時(shí)間內(nèi)的波動穩(wěn)定性情況；根據(jù)該數(shù)組中每一電流值與負(fù)荷閾值的大小來判斷對應(yīng)設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài)。
[0026]本步驟中需要對數(shù)組中每一電流進(jìn)行上述三種類型的判斷或計(jì)算；具體來說，設(shè)備的電流變化趨勢主要包括:趨勢上述、趨勢下降與趨勢平穩(wěn)；波動穩(wěn)定性情況主要包括:波動偏大、波動偏小與波動正常；工作狀態(tài)主要包括:負(fù)荷偏大、負(fù)荷偏小與負(fù)荷正常。
[0027]步驟13、判斷所述自動化系統(tǒng)中給礦機(jī)的給礦頻率值在當(dāng)前時(shí)刻與上一次發(fā)生改變時(shí)間時(shí)隔是否超過給礦延時(shí)設(shè)定時(shí)間；若是，則轉(zhuǎn)入步驟14 ;否則，轉(zhuǎn)入步驟15。
[0028]步驟14、根據(jù)每一設(shè)備的電流變化趨勢、每一電流值在一段時(shí)間內(nèi)的波動穩(wěn)定性情況以及每一設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài)來確定每一設(shè)備的穩(wěn)態(tài)工作范圍，并根據(jù)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)偏移監(jiān)測結(jié)果以及預(yù)先建立的故障診斷規(guī)則表A，診斷故障發(fā)生的原因。
[0029]本步驟根據(jù)步驟12的結(jié)果來確定每一設(shè)備的穩(wěn)態(tài)工作范圍，進(jìn)而結(jié)合預(yù)先建立的故障診斷規(guī)則表A，診斷故障發(fā)生的原因。
[0030]步驟15、根據(jù)每一設(shè)備的電流的變化趨勢以及預(yù)先建立的故障診斷規(guī)則表B，診斷故障發(fā)生的原因。
[0031]本發(fā)明實(shí)施例提供的破碎篩分流程故障診斷方法能夠正確及時(shí)的推理出導(dǎo)致故障的原因，以求縮短故障停車處理的時(shí)間，甚至通過提前預(yù)測來避免故障的發(fā)生，確保了破碎篩分流程持續(xù)、高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。
[0032]實(shí)施例二
[0033]為了便于理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖2-4對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0034]如圖2所示，本發(fā)明主要包括如下步驟:
[0035]步驟21、實(shí)時(shí)獲取到的自動化系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的電流值。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例中，可通過計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)通訊接口，以O(shè)PC(—種利用微軟的COM/DCOM技術(shù)來達(dá)成自動化控制的協(xié)定)方式與選礦廠自動化系統(tǒng)(DCS)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互。
[0037]實(shí)時(shí)獲取的數(shù)據(jù)主要包括:給礦機(jī)的電流值Cur_feed = Icf1, cf2, cf3,…，cfj和給礦頻率值 Freq = Ifreq1, freq2, freq3,…，freqj ,每一振動篩的電流值 Cur_screen =Ics1, cs2, cs3,…，csj ,篩上物料傳送皮帶運(yùn)輸機(jī)電流值Cb1,篩下物料傳送皮帶運(yùn)輸機(jī)電流值cb2;采樣周期可設(shè)置為I秒。
[0038]步驟22、組建一電流輸入數(shù)組，并剔除該數(shù)組中的異常值。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)步驟21中所獲取到的電流值來組建一電流輸入數(shù)組:
[0040]Cur [] = {Cur_feed, Cur_screen, Cb1, cb2}
[0041]= Icf1, cf2, cf3,…，cfn, Cs1, cs2, cs3,…，csn, Cb1, cb2}；
[0042]之后，對該數(shù)組中每一設(shè)備的電流值進(jìn)行判斷，若當(dāng)前時(shí)刻某一設(shè)備的電流值大于等于該設(shè)備額定電流的N(例如，1.2)倍或小于等于空載電流的S(例如，0.8)倍，則判定其為異常值；再將上一時(shí)刻該設(shè)備的電流值作為當(dāng)前時(shí)刻的有效電流值，并寫入該數(shù)組中。
[0043]步驟23、通過一段時(shí)間內(nèi)該數(shù)組中每一電流值的變化量與閾值的大小，來確定每一設(shè)備的電流變化趨勢。
[0044]具體來說,計(jì)算該數(shù)組中任一設(shè)備在t時(shí)刻的電流值Cur[i]t的與t_l時(shí)刻的電流值Cur [i] η之間的變化量e [i] t:
[0045]e[i]t = Cur [i]t-Cur [i]t_!；
[0046]將該變化量e[i]t與變化量閾值進(jìn)行比較，判斷該變化量e[i]t落入的區(qū)間，并計(jì)算該變化量e[i]t當(dāng)前時(shí)刻變化得分Score [i]t:
[0047]

【權(quán)利要求】
1.一種破碎篩分流程的故障診斷方法，其特征在于，該方法包括: 根據(jù)實(shí)時(shí)獲取到的自動化系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的電流值組建一電流輸入數(shù)組，并剔除該數(shù)組中的異常值； 通過一段時(shí)間內(nèi)該數(shù)組中每一電流值的變化量與閾值的大小，來確定每一設(shè)備的電流變化趨勢；利用方差分析，確定該數(shù)組中每一設(shè)備電流值在一段時(shí)間內(nèi)的波動穩(wěn)定性情況；根據(jù)該數(shù)組中每一電流值與負(fù)荷閾值的大小來判斷對應(yīng)設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài)； 判斷所述自動化系統(tǒng)中給礦機(jī)的給礦頻率值在當(dāng)前時(shí)刻與上一次發(fā)生改變時(shí)間時(shí)隔是否超過給礦延時(shí)設(shè)定時(shí)間； 若是，則根據(jù)每一設(shè)備的電流變化趨勢、每一電流值在一段時(shí)間內(nèi)的波動穩(wěn)定性情況以及每一設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài)來確定每一設(shè)備的穩(wěn)態(tài)工作范圍，并根據(jù)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)偏移監(jiān)測結(jié)果以及預(yù)先建立的故障診斷規(guī)則表A，診斷故障發(fā)生的原因； 否則，根據(jù)每一設(shè)備的電流變化趨勢以及預(yù)先建立的故障診斷規(guī)則表B，診斷故障發(fā)生的原因。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述組建一電流輸入數(shù)組包括: 實(shí)時(shí)獲取自動化系統(tǒng)中每一給礦機(jī)的電流值Cur_feed = Icf1, cf2, cf3,…，cfn},每一振動篩的電流值Cur_screen = Ics1, cs2, cs3,…，csj ,篩上物料傳送皮帶運(yùn)輸機(jī)電流值Cb1,篩下物料傳送皮帶運(yùn)輸機(jī)電流值cb2 ； 根據(jù)獲取到的每一電流值組建一電流輸入數(shù)組:
Cur [] = {Cur_feed, Cur_screen, Cb1, cb2}
—(cfi, Cf2, cf3,...，cfn, Cs1, cs2, cs3,...，csn, cbj, cb2}。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述剔除該數(shù)組中的異常值包括: 對該數(shù)組中每一設(shè)備的電流值進(jìn)行判斷，若當(dāng)前時(shí)刻某一設(shè)備的電流值大于等于該設(shè)備額定電流的N倍或小于等于空載電流的S倍，則判定其為異常值； 將上一時(shí)刻該設(shè)備的電流值作為當(dāng)前時(shí)刻的有效電流值，并寫入該數(shù)組中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過一段時(shí)間內(nèi)該數(shù)組中每一電流值的變化量與閾值的大小，來確定每一設(shè)備的電流變化趨勢包括: 計(jì)算該數(shù)組中任一設(shè)備在t時(shí)刻的電流值Cur [i]t的與t-Ι時(shí)刻的電流值Cur [i] η之間的變化量e[i]t:
e[i]t = Cur[i]「Cur[i]η ； 將該變化量e[i]t與變化量閾值進(jìn)行比較，判斷該變化量e[i]t落入的區(qū)間，并計(jì)算該變化量e[i]t當(dāng)前時(shí)刻變化得分Score [i]t:
2c\i\ > error — hh
Ierror hh > e[i]t > error h
Score\i\ = s 0 error_h> t{/], > error_1-1 error _/ > e[i\ > error _Il
[-2Φ] < error Il 其中，error—hh 與 error—h 為上升閾值高限，且 error—hh > error—h ;error—I 與error—11 為下降閾值低限，且 error—I > error—11 ；根據(jù)滑動窗口寬度h，將從第t-h+1時(shí)刻到t時(shí)刻的該變量得分進(jìn)行累加，得到累計(jì)得分 Score_total [i]t:
Score_total [i] t = Score [i] t+Score [i] +Score [i] t_h+1 ； 根據(jù)累計(jì)得分結(jié)果，判斷該電流的變化趨勢:
其中，Scoremax為預(yù)先設(shè)置的上升趨勢判斷得分閾值，Scoremin為下降趨勢判斷得分閾值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用方差分析，確定該數(shù)組中每一設(shè)備電流值在一段時(shí)間內(nèi)的波動穩(wěn)定性情況包括: 根據(jù)滑動窗口寬度h，將從第t-h時(shí)刻起，到t時(shí)刻止，每個(gè)采樣周期內(nèi)任一設(shè)備電流值Cur [i]的變化量組成數(shù)組:
{Cur [i] t-Cur [i] H, Cur [i] ^1-Cur [i] t_2,...，Cur [i] t_h+1_Cur [i] t_J ； 并計(jì)算該數(shù)組的方差σ [i]t; 將計(jì)算得到的方差ο [i]t與從歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行方差學(xué)習(xí)得到的閾值進(jìn)行比較，判斷變量的波動情況:
其中，為波動高限，σ —為波動低限。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)該數(shù)組中每一電流值與負(fù)荷閾值的大小來判斷對應(yīng)設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài)包括:
其中，Cur[i]max為正常工作負(fù)荷高限，Cur [i]min為正常工作負(fù)荷負(fù)荷低限，Cur [i]為該數(shù)組任一設(shè)備在t時(shí)刻的電流值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、4、5或6所述的方法,其特征在于,所述確定每一設(shè)備的穩(wěn)態(tài)工作范圍包括: 若某一設(shè)備的電流變化趨勢為趨勢平穩(wěn)、其在一段時(shí)間內(nèi)的波動穩(wěn)定性情況為波動正常且工作狀態(tài)為負(fù)荷正常的狀態(tài)，則其對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)提取計(jì)數(shù)器加I ;否則，其對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)提取計(jì)數(shù)器清O ;且當(dāng)任一臺給礦機(jī)的給礦頻率發(fā)生變化時(shí)，其對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)提取計(jì)數(shù)器也清O ; 當(dāng)該設(shè)備的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)提取計(jì)數(shù)器達(dá)到設(shè)定值count_k時(shí),計(jì)算從第t-count_k+l時(shí)刻起，到t時(shí)刻止,該設(shè)備的電流值Cur [i]的平均值A(chǔ)ve_Cur[i]作為該設(shè)備當(dāng)前給礦頻率下的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)； 并確定計(jì)算穩(wěn)態(tài)工作范圍:
若當(dāng)前給礦頻率下，還沒有計(jì)算出穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)Ave_CUr[i]時(shí)，則以Cur[i]max作為穩(wěn)態(tài)工作高限初始值，Cur[i]min作為穩(wěn)態(tài)工作低限初始值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)偏移監(jiān)測結(jié)果以及預(yù)先建立的故障診斷規(guī)則表A，診斷故障發(fā)生的原因包括: 工作點(diǎn)緩慢偏移的情況:若某一設(shè)備的電流變化趨勢為趨勢平穩(wěn)，且持續(xù)超過穩(wěn)態(tài)工作范圍到達(dá)設(shè)定的時(shí)間，則判定該設(shè)備工作點(diǎn)緩慢偏移；否則，判定設(shè)備工作點(diǎn)正常； 工作點(diǎn)迅速偏移的情況:若某一設(shè)備的電流變化趨勢為趨勢上升或趨勢下降，且超過穩(wěn)態(tài)工作范圍，則判定該設(shè)備工作點(diǎn)迅速偏移；否則，判定設(shè)備工作點(diǎn)正常； 根據(jù)該設(shè)備穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)偏移情況，再結(jié)合預(yù)先建立的故障診斷規(guī)則表A，診斷故障發(fā)生的原因。
【文檔編號】G05B23/02GK104133468SQ201410371534
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】周俊武, 徐寧, 王旭, 王慶凱, 王寶勝, 李濤, 段銀聯(lián), 彭秀云 申請人:北京礦冶研究總院